(57)【要約】【課題】ノック判定基準値を車室内の暗騒音に応じて自動的に切換えるようにする。【解決手段】運転者がノック判定基準値自動設定スイッチ２８をＯＮすると、暗騒音レベル推定部３３ｂは車室内の暗騒音の発生源を検出し、検出した各暗騒音発生源に付されているポイントを加算して暗騒音レベルＬＶを算出する。暗騒音レベル判定部３３ｃは暗騒音レベルＬＶと暗騒音レベル判定基準値ＬＶｓとを比較し、暗騒音レベルＬＶが暗騒音レベル判定基準値ＬＶｓを越えているか否かを判定する。ノック判定部基準値演算部３３ｄは暗騒音レベル判定部３３ｃで暗騒音レベルＬＶが暗騒音レベル判定基準値ＬＶｓを越えていると判定した場合、統計値演算部３３ａで求めた平均値ｍ、標準偏差σと、この標準偏差σの増加補正値ｋとに基づき、ノック判定基準値ＫＮＬＶを算出する（ＫＮＬＶ←ｍ＋(u+k)・σ）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのノック強度を検出するノック強度検出手段と、前記ノック強度検出手段で検出したノック強度と予め設定されているノック判定基準値とを比較し、前記ノック強度が前記ノック判定基準値を越えているとき、ノック発生と判定するノック判定手段とを有する車両用エンジンの制御装置において、
車室内の暗騒音となる暗騒音発生源からのパラメータに基づいて車室内の暗騒音レベルを推定する暗騒音レベル推定手段と、
前記暗騒音レベル推定手段で推定した前記暗騒音レベルが予め設定されている暗騒音レベル判定基準値を越えているとき前記ノック判定基準値を予め設定した分だけ増加補正するノック判定基準値設定手段と
を備えたことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
【請求項２】
前記暗騒音レベル推定手段は、前記暗騒音発生源毎に音源別暗騒音情報が予め設定されており、検出された前記暗騒音発生源に設定されている前記音源別暗騒音情報に基づいて前記暗騒音レベルを推定する
ことを特徴とする請求項１記載の車両用エンジンの制御装置。
【請求項３】
前記ノック判定基準値設定手段で設定する前記ノック判定基準値の上限値は、前記エンジンに損傷を与えることのないノック強度の上限値に設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのノック強度からノック発生の有無を判定するノック判定基準値を車室内の暗騒音レベルに応じて変更することのできる車両用エンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにノックが発生するとエンジン損傷の原因となるため、点火時期を直ちに遅角補正して、ノックを回避する必要がある。ノック判定はノックセンサで検出するエンジンのノッキング振動の強度（ノック強度）を示す信号と予め設定されているノック判定基準値とを比較して行い、ノックセンサで検出したノック強度がノック判定基準値を越えている場合、ノック発生と判定する。
【０００３】
燃費向上の観点からは、ノック発生直前まで点火時期を進角させて出力を向上させた方が好ましく、ノック判定は高精度に行う必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１（特開２００９−２５０２１２号公報）には、ノックセンサで検出したノック強度に各気筒のノイズレベルの差を縮小するゲインを乗算して補正値を求め、この補正値とノック判定基準値とを比較してノック発生の有無を判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２５０２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した文献に開示されている技術によれば、検出されるノック強度に所定ゲインを乗じて補正値を求めることにより、各気筒間のノック強度のバラツキが縮小され、ノック検出精度を向上させることができる。
【０００７】
ところで、ノック音は運転者（或いは搭乗者）に聴感上の不快感を与えるため、一般的には、運転者（或いは搭乗者）が聴感できるノック強度が検出された場合、点火時期を直ちに遅角補正して、ノックを回避している。
【０００８】
この場合、運転者に殆ど聞こえることのない軽いノック強度（ノック音）は、運転者に不快感を与えることがなく、エンジンに損傷を与えることもないため、点火時期を一律に遅角補正するよりは、ノック限界付近まで進角させたほうが、エンジン出力や燃費を向上させる上で好ましい。
【０００９】
しかし、運転者（或いは搭乗者）が聴感するノック音は、車室内の暗騒音との相対的な関係にあり、暗騒音レベルがノック音よりも大きければ、ノック音が暗騒音によって打ち消されるため、聴感上の不快感を覚えることはない。
【００１０】
上述した文献に開示されている技術では、ノック判定基準値が各気筒のノイズレベルを縮小するゲインに基づいて補正されるのみであり、運転者（或いは搭乗者）の聴感上の不快感とは無関係に設定されるため、聴感上の不快感を覚えることがなく、点火時期をより進角させることのできる領域であっても遅角補正されるため、エンジン出力や燃費が制約を受けてしまうる問題がある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、運転者或いは搭乗者が聴感上の不快感を覚えることなく、しかもエンジンに損傷を与えることのない範囲でノック判定基準値を設定することができて、エンジン出力及び燃費の向上を実現することのできる車両用エンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、エンジンのノック強度を検出するノック強度検出手段と、前記ノック強度検出手段で検出したノック強度と予め設定されているノック判定基準値とを比較し、前記ノック強度が前記ノック判定基準値を越えているとき、ノック発生と判定するノック判定手段とを有する車両用エンジンの制御装置において、車室内の暗騒音となる暗騒音発生源からのパラメータに基づいて車室内の暗騒音レベルを推定する暗騒音レベル推定手段と、
前記暗騒音レベル推定手段で推定した前記暗騒音レベルが予め設定されている暗騒音レベル判定基準値を越えているとき前記ノック判定基準値を予め設定した分だけ増加補正するノック判定基準値設定手段とを備えた。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車室内の暗騒音レベルが予め設定されている暗騒音レベル判定基準値を越えている場合は、ノック判定基準値を予め設定されている上限値部だけ高く設定するようにしたので、暗騒音レベルが高い場合、すなわちノック音が暗騒音によってかき消される領域では、ノック判定基準値が高く設定されるため、運転者或いは搭乗者にノック音による聴感上の不快感を与えることなく、エンジン出力及び燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】エンジン制御系の構成図
【図２】点火時期制御にかかる機能ブロック図
【図３】ノックセンサ出力値の頻度分布を示す図表
【図４】暗騒音レベル算出ルーチンを示すフローチャート
【図５】暗騒音発生源とそれに付されたポイントを示す図表
【図６】暗騒音レベル判定ルーチンを示すフローチャート
【図７】ノック判定基準値設定ルーチンを示すフローチャート
【図８】暗騒音発生源数と暗騒音レベルとの関係を示す図表
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１の符号１はエンジンであり、このエンジン１の上部にシリンダヘッド２が設けられ、このシリンダヘッド２に、エンジン１の燃焼室１ａに連通する吸気ポート３と排気ポート４とが設けられている。又、シリンダヘッド２には、吸気ポート３を開閉する吸気弁５と排気ポート４を開閉する排気弁６とが配設され、更に、燃焼室１ａ内に先端の放電電極を露呈する点火プラグ７が取り付けられている。
【００１６】
又、吸気ポート３には、吸気マニホルド８が連通され、この吸気マニホルド８の吸気ポート３直上流側に、インジェクタ９が燃料噴射口を吸気弁５の方向へ指向した状態で配設されている。吸気マニホルド８は吸気通路１０に連通され、この吸気通路１０の中途にスロットル弁１１が配設されている。
【００１７】
スロットル弁１１は、本実施の形態においては、その弁開度が電子的に制御される電子制御式スロットル弁であり、スロットル弁１１を駆動するモータ等のスロットルアクチュエータ２０が連設され、このスロットル弁１１の上流側に、エアクリーナ１２が配設されている。一方、排気ポート４は、排気マニホルド１３を介して排気通路１４に連通され、この排気通路１４の中途に触媒１５が介装されている。
【００１８】
又、符号３１は、エンジン１を電子的に制御する電子制御装置（ＥＣＵ）であり、センサ出力処理回路、及び、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを有し、その他、Ａ／Ｄ変換器、タイマ、カウンタ、各種ロジック回路等の周辺回路を備えている。
【００１９】
ＥＣＵ３１の入力側に、運転状態を検出する各種スイッチ・センサ類が接続され、又、出力側にエンジン１に備えられた各種機器類が接続されている。このＥＣＵ３１の入力側に接続されるスイッチ・センサ類としては、エアクリーナ１２直下流に設けられて吸入空気量を検出する吸入空気量センサ２２、エンジン１のシリンダヘッドやシリンダブロックに取付けられてエンジン１のノック強度を検出するノック強度検出手段としてのノックセンサ２３、排気通路１４の触媒１５上流側に配設されて排気ガス中の酸素濃度から空燃比を検出する空燃比センサ２４、クランク軸の回転角からクランク角を検出するクランク角センサ２５、アクセルペダル（図示せず）の踏込量からアクセル開度を検出するアクセル開度センサ２６、スロットル弁１１の開度を検出するスロットル開度センサ２７、運転席側のインストルメントパネルやステアリングホイール付近等に設けられたノック判定基準値自動設定スイッチ２８等が備えられている。
【００２０】
更に、このＥＣＵ３１に各種暗騒音発生源２９が接続されている。この各種暗騒音発生源２９は、車室内の暗騒音の発生源となる因子を含む各種スイッチ・センサ類であり、代表的なものとして、車速センサ、ワイパスイッチ、オーディオボリュームスイッチ、エアコンスイッチ、パワーウインドウのダウンスイッチがある。これらを運転者が操作した場合、それに起因して車室内に継続的な暗騒音が発生する。
【００２１】
すなわち、車両が走行すると風切り音やロードノイズが発生し、それらが車室内の暗騒音となる。このときの暗騒音レベルは車速に依存し車速が速くなるに従い大きな値となる。又、ワイパスイッチがＯＮされてワイパが作動すると、ワイパの払拭音が車室内の暗騒音となる。更に、オーディオボリュームスイッチがＯＮされると、スピーカから出力される音楽や音声等のスピーカ音が車室内の暗騒音となる。この暗騒音レベルは音量に依存し、音量が大きくなるに従い大きな値となる。又、パワーウインドウのダウンスイッチをＯＮすると、ウインドウガラスが下がり窓が開放されるため、様々な外環境音が車室内に入り込み、更に、走行中にあっては大きな風切り音が発生し、これらが暗騒音となる。
【００２２】
一方、ＥＣＵ３１の出力側に接続されるアクチュエータ類としては、上述のインジェクタ９、スロットルアクチュエータ２０、点火プラグ７に接続される点火コイル（図示せず）をＯＮ，ＯＦＦするイグナイタ２１等がある。
【００２３】
ＥＣＵ３１は、エンジン運転状態を検出するセンサ・スイッチ類からの信号に基づいて、各種制御量を演算し、燃料噴射量制御、点火時期制御等のエンジン制御を実行する。点火時期制御では、クランク角センサ２５で検出した所定クランク角の間隔時間に基づいて算したエンジン回転数と吸入空気量或いは燃料噴射量等に基づいて算出したエンジン負荷とに基づきマップ参照等により点火時期を設定する。そして、クランク角が点火時期に対応する進角度に達したとき、イグナイタ２１に対し、点火信号を出力して点火プラグ７を火花点火させる。その間、ノックセンサ２３で検出したノック信号を監視し、ノック発生を検出したときは、点火時期を直ちに遅角させて、ノックを回避する。
【００２４】
図２に、ＥＣＵ３１に備えられているノック判定に関る機能構成を示す。ＥＣＵ３１は、ノック判定に関わる機能としてセンサ出力処理部３２、マイクロコンピュータによるノック判定演算部３３を備え、更に、点火時期制御部３４を備えている。センサ出力処理部３２は、ノックセンサ２３で検出したノック信号の成分からノック判定に必要な周波数帯域のみを抽出するバンドパスフィルタ３２ａ、バンドパスフィルタ３２ａを通過したノック信号のピーク値を検出するピーク検出部３２ｂ、ピーク検出部３２ｂで検出したピーク値を対数変換し、その値をノック強度として算出する対数変換部３２ｃを備えている。
【００２５】
又、ノック判定演算部３３は、統計値演算部３３ａ、暗騒音レベル推定手段としての暗騒音レベル推定部３３ｂ、暗騒音レベル判定部３３ｃ、ノック判定基準値設定手段としてのノック判定基準値演算部３３ｄ、及びノック判定手段としてのノック判定部３３ｅを備えている。
【００２６】
統計値演算部３３ａは、対数変換部３２ｃで算出したノック強度のピーク値のデータを統計処理してノック強度の平均値（中央値）ｍと標準偏差σとを算出する。
【００２７】
暗騒音レベル推定部３３ｂは、各種暗騒音発生源２９からのパラメータに基づき、暗騒音レベルＬＶを算出する。すなわち、各暗騒音発生源にはその種別に応じて音源別暗騒音情報であるポイントが予め付されており、各ポイントはＲＯＭに固定データとして予め記憶されている。そして、検出した暗騒音発生源毎のポイントを加算して暗騒音レベルＬＶを推定する。
【００２８】
この暗騒音レベルＬＶは、具体的には図４に示す暗騒音レベル算出ルーチンに従って算出される。このルーチンは所定演算周期毎に実行され、先ず、ステップＳ１で、車速センサで検出した車速と予め設定されている設定車速とを比較する。この設定車速は走行により発生する風切り音やロードノイズの程度に基づき、ノック音がどの程度聴感できるかを予め実験等から求めて設定したものである。
【００２９】
そして、車速≧設定車速と判定された場合は、ステップＳ２へ進み、車速ポイントＰ１を１に設定して（Ｐ１←１）、ステップＳ４へ進む。又、車速＜設定車速と判定したときは、ステップＳ３へ分岐して、車速ポイントＰ１をクリアし（Ｐ１←０）、ステップＳ４へ進む。
【００３０】
ステップＳ４へ進むと、ワイパスイッチがＯＮか否かを調べ、ＯＮのときはステップＳ５へ進み、ワイパポイントＰ２を１に設定して（Ｐ２←１）、ステップＳ７へ進む。又、ワイパスイッチがＯＦＦのときは、ステップＳ６へ分岐し、ワイパポイントＰ２をクリアして（Ｐ２←０）、ステップＳ７へ進む。
【００３１】
ステップＳ７では、オーディオボリュームスイッチの状態を調べ、スイッチＯＮの場合は、ステップＳ８へ進み、ＯＦＦの場合はステップＳ９へ進んで、ボリュームポイントＰ２をクリアした後（Ｐ３←０）、ステップＳ１２へ進む。
【００３２】
一方、ステップＳ８へ進むと、オーディオのボリュームと予め設定されている設定ボリュームとを比較する。この設定ボリュームはスピーカから出力されるスピーカ音のレベルに基づき、ノック音がどの程度聴感できるかを予め実験等から求めて設定したものである。
【００３３】
そして、ボリューム≧設定ボリュームのときは、ステップＳ１０へ進み、ボリュームポイントＰ３を３にセットして（Ｐ３←３）、ステップＳ１２へ進む。又、ボリューム＜設定ボリュームのときは、ステップＳ１１へ進み、ボリュームポイントＰ３を１にセットして（Ｐ３←１）、ステップＳ１２へ進む。
【００３４】
ステップＳ１２へ進むと、パワーウインドウのダウンスイッチの状態を調べ、ＯＮのときはステップＳ１３へ進み、ＯＦＦのときはステップＳ１４へ進む。
【００３５】
ステップＳ１３では、上述したステップＳ１と同様、車速と設定車速とを比較し、車速≧設定車速のときは、ステップＳ１５へ進み、ウインドウポイントＰ４を３に設定して（Ｐ４←３）、ステップＳ１９へ進む。又、車速＜設定車速のときは、ステップＳ１６へ分岐して、ウインドウポイントＰ４を１にセットして（Ｐ４←１）、ステップＳ１９へ進む。
【００３６】
又、ステップＳ１２からステップＳ１４へ進むと、パワーウインドウのアップスイッチがＯＮか否かを調べ、ＯＮのときは、ステップＳ１７へ進み、ウインドウポイントＰ４をクリアして（Ｐ４←０）、ステップＳ１９へ進む。又、アップスイッチがＯＦＦのときは、ステップＳ１８へ進み、前回の演算時にセットしたウインドウポイントＰ４を保持して、ステップＳ１９へ進む。尚、各ステップＳ１，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ１２で読込む暗騒音発生源を示すパラメータは代表例であり、それ以外の暗騒音発生源を示すパラメータが設定されていても良く、ポイントＰｎは設定した暗騒音発生源の数だけ設定されている。
【００３７】
そして、ステップＳ１９へ進むと、セットした各ポイントＰ１〜Ｐ４…Ｐｎを加算し、その値を当該車両の暗騒音レベルＬＶとして設定して（ＬＶ←Ｐ１＋…Ｐｎ）、ルーチンを抜ける。尚、図５に暗騒音発生源と、それに付すポイントとの対応を一覧で示す。
【００３８】
暗騒音レベル判定部３３ｃは、ノック判定基準値自動設定スイッチ２８がＯＮされている場合、暗騒音レベル推定部３３ｂで算出した暗騒音レベルＬＶを読込み、この暗騒音レベルＬＶが、予め設定した暗騒音レベル判定基準値ＬＶｓよりも高いか否かを調べる。この暗騒音レベルＬＶの判定は、具体的には、図６に示す暗騒音レベル判定ルーチンに従って実行される。
【００３９】
このルーチンでは、先ず、ステップＳ２１でノック判定基準値自動設定スイッチ２８がＯＮか否かを調べ、ＯＮされている場合は、ステップＳ２２へ進み、ＯＦＦ状態のときは、ステップＳ２５へジャンプし、暗騒音レベル判定フラグＦをクリアして（Ｆ←０）、ルーチンを抜ける。
【００４０】
一方、ノック判定基準値自動設定スイッチ２８がＯＮと判定されてステップＳ２２へ進むと、暗騒音レベル推定部３３ｂで算出した暗騒音レベルＬＶを読込み、ステップＳ２３で、この暗騒音レベルＬＶと暗騒音レベル判定基準値ＬＶｓとを比較する。騒音レベル判定基準値ＬＶｓは、後述するノック判定基準値ＫＮＬＶを上限値（ｕ＋ｋ）・σ（図３参照）に設定しても、運転者や搭乗者が聴感するノック音が暗騒音でかき消されるか否かを判定する値であり、予め実験等から求めて設定されている。
【００４１】
そして、ＬＶ≧ＬＶｓの場合、すなわち、ノックが検出されてもノック音は暗騒音によってかき消され、運転者や搭乗者に聴感され難いと判定し、ステップＳ２４へ進み、暗騒音レベル判定フラグＦをセットして（Ｆ←１）、ルーチンを抜ける。又、ＬＶ＜ＬＶｓの場合は、ノック音が暗騒音にてかき消されずに聴感されると判定し、ステップＳ２５へ分岐し、暗騒音レベル判定フラグＦをクリアして（Ｆ←０）、ルーチンを抜ける。
【００４２】
すなわち、図８に示すように、検出された暗騒音発生源に付されているポイントを加算して求めた暗騒音レベルＬＶが、暗騒音レベル判定基準値ＬＶｓを越えている場合、暗騒音レベル判定フラグＦがセットされ（Ｆ←１）、暗騒音レベルＬＶが暗騒音レベル判定基準値ＬＶｓ以内の場合、暗騒音レベル判定フラグＦはクリアされる（Ｆ←０）。
【００４３】
この暗騒音レベル判定フラグＦの値は、ノック判定基準値演算部３３ｄで読込まれる。このノック判定基準値演算部３３ｄでは、暗騒音レベル判定フラグＦ、及び、統計値演算部３３ａで求めた平均値ｍ、標準偏差σに基づきノック判定基準値ＫＮＬＶを設定する。このノック判定基準値ＫＮＬＶは、具体的には、図７に示すノック判定基準値設定ルーチンによって求められる。
【００４４】
このルーチンでは、先ず、ステップＳ３１で、暗騒音レベル判定フラグＦを参照し、Ｆ＝０の場合はステップＳ３２へ進み、Ｆ＝１の場合はステップＳ３３へ進む。
【００４５】
ステップＳ３２へ進むと、ノック判定基準値ＫＮＬＶを、
ＫＮＬＶ←ｍ＋ｕ・σ  …（１）
から算出する。
【００４６】
ここで、ｕはエンジン１の運転領域毎に設定されるｕ値と称されるノック判定基準値を補正するための係数である。このｕ値はエンジン回転数に基づいて設定される可変値であり、エンジン回転数が高いほど大きな値に設定される。尚、（１）式から求められるノック判定基準値ＫＮＬＶは、運転者や搭乗者が聴感上、ノック音を認識することのできない値の最大値を示すノック強度に基づいて設定される。
【００４７】
一方、ステップＳ３３へ進むと、ノック判定基準値ＫＮＬＶを、
ＫＮＬＶ←ｍ＋（ｕ＋ｋ）・σ  …（２）
から算出する。
【００４８】
ここで、ｋはノック判定基準値の増加補正値である。ノック強度が、（１）式で求めたノック判定基準値ＫＮＬＶよりも高い場合であっても、エンジン１に損傷を与えることのない範囲であれば点火時期を更に進角させた方が、エンジン出力や燃費を向上させる上で好ましい。
【００４９】
そのため、（２）式で算出するノック判定基準値ＫＮＬＶは、（１）式に比し、ｋ・σにより、エンジンに損傷を与えることのない領域まで増加補正されている。その結果、図３に示すように、ノック判定基準値ＫＮＬＶは、暗騒音レベルＬＶに従い、下限値のｍ＋Ｕ・σと、上限値のｍ＋（Ｕ＋Ｋ）・σとの何れかに設定される。尚、図３に実線で示されている分布は、ノックが発生していないときのノック強度の平均値（中央値）ｍと標準偏差σに基づき求めたノック強度頻度分布（正規分布）である。又、一点鎖線はノック発生時のノック強度頻度分布であり、ノック発生時はノック強度の強い方向へ歪んだ分布となる。
【００５０】
ノック判定部３３ｅは、対数変換部３２ｃで対数変換したノック強度のピーク値と、ノック判定基準値演算部３３ｄで算出したノック判定基準値ＫＮＬＶとを比較する。そして、ノック強度のピーク値がノック判定基準値ＫＮＬＶを越えた場合、ノック発生と判定し、点火時期制御部３４に遅角指令信号を出力して、点火時期を遅角補正する。一方、ノック強度のピーク値がノック判定基準値ＫＮＬＶよりも低い場合は、ノック発生なしと判定し、点火時期制御部３４に進角指令信号を出力して、点火時期を更に進角補正する。点火時期を更に進角させることで、エンジン出力が向上し燃費を改善させることができる。
【００５１】
このように、本実施形態ではノック判定基準値ＫＮＬＶを、検出した暗騒音発生源に付されているポイントを加算して、車室内の暗騒音レベルＬＶを推定し、この暗騒音レベルＬＶが、予め設定されている暗騒音レベル判定基準値ＬＶｓを越えている場合、車室内の暗騒音によってノック音がかき消されると判定し、ノック判定基準値ＫＮＬＶを、ノックが発生してもエンジン１に損傷を与えることのない上限値に設定するようにしたので、エンジン出力や燃費を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１…エンジン、
２３…ノックセンサ、
２８…ノック判定基準値自動設定スイッチ、
２９…各種暗騒音発生源、
３１…電子制御装置、
３２…センサ出力処理部、
３３…ノック判定基準値演算部、
３３ｂ…暗騒音レベル推定部、
３３ｃ…暗騒音レベル判定部、
３３ｄ…ノック判定基準値演算部、
３３ｅ…ノック判定部、
ｋ…増加補正値、
ＫＮＬＶ…ノック判定基準値、
ｍ…平均値、
σ…標準偏差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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